声波透射法(超声波)检测灌注桩培训讲义

灌注桩检测-声波透射法河北省交通规划设计院试验检测室（河北锐志交通技术咨询有限公司）陈耀辉首先需要了解的三个内容：1.建筑桩基的几个术语2.建筑地基的概念3.灌注桩的施工需要了解的内容-1.建筑桩基的几个术语基桩Foudationpile：桩基础中的单桩。桩身完整性Pileintegrity：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合性指标。桩身缺陷Piledefects：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。需要了解的内容-1.建筑桩基的几个术语超声波法ultrasonicloggingmethod根据超声波透射或折射原理，在桩身混凝土内发射并接收超声波，通过实测超声波在混凝土介质中传播的历时、波幅和频率等参数的相对变化来判定桩身完整性的检测方法。需要了解的内容-2.建筑地基的概念建筑地基分为天然地基和人工地基。无需经过处理可以直接承受建筑物荷载的地基称为天然地基，反之，需通过地基处理技术处理的地基称为人工地基。广义上讲，人工地基可分为：（1）均质地基、多层地基：通过改良或置换，改善地基土的物理力学性质，提高地基土的抗剪强度、增强土体的压缩模量或减少土的渗透性。（2）复合地基：通过在地基中设置竖向或水平增强体，增强体与原地基形成复合地基，以提高地基土承载力、减少地基沉降。（3）桩基础：在地基中设置桩，通过基桩将荷载传递到深层土体中。需要了解的内容-3.灌注桩的施工（一）设计分类：　1、摩擦桩：（1）承载原理：主要考虑桩周土体摩擦承载。（2）影响因素：桩周土层土质、设计桩长及桩径，桩底承载力一般仅考虑10%左右。　2、端承桩：（1）承载原理：主要考虑桩底岩体支撑。（2）影响因素：桩底岩层强度及嵌入深度、桩体自身强度、刚度。钻孔灌注桩特点：施工噪音和振动小。不需大型设备，施工进度快。适应性强。直径大，桩长，因而承载力大。水下、地下施工，质量难以保证。钻孔灌注桩：是采用不同的钻孔方法，在土中形成一定直径的井孔到设计底标高后，将预好的钢筋笼骨架吊入井孔中，然后灌注混凝土而形成的基础。钻孔浇筑砼安放钢筋笼补充：灌注桩的施工成孔工艺：1、钻孔+泥浆护壁：（1）正循环：A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵压水冲，泥浆外溢排出。B、特点：适合砂土地质，易护壁，但速度慢、沉渣不易清除。（2）反循环：A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵吸泥浆排出。B、特点：适合粘土地质，速度快，便于清理沉渣，但易塌孔。2、冲抓、冲击+开挖：特点：适合有岩层桩、短桩、扩孔桩等。补充：灌注桩的施工常见缺陷：1、水下灌注（7种）：（1）断桩（全断面夹泥或夹砂）（2）局部截面夹泥或缩颈（3）集中性气孔（4）分散性泥团及“蜂窝”状缺陷（5）桩底沉渣或泥浆沉渣层过厚（6）桩头低强区（7）桩孔深度不够补充：灌注桩的施工常见缺陷：2、干孔灌注（4种）：（1）因地下水漏入而形成的砼层状离析，严重时成断桩（2）砼局部严重离析（3）因护筒渗漏而形成的局部夹泥或“蜂窝”状缺陷（4）桩底沉渣声波透射法测桩交流学习资料检测过程示意图目录第一章声学基础第二章仪器设备第三章准备工作第四章室内分析第五章现场操作第六章实例第一章声学基础1.1.1混凝土超声波检测技术的发展混凝土超声检测技术因其用途广泛、探测距离大、完全不破坏结构物等优点，迅速在国内外普及推广，成为应用最广泛的混凝土无破损检测方法。应用情况国外始于上世纪40年代后期；国内始于上世纪50年代中期，1980年代用于桩基检测，掀起了新一轮应用高潮。1.1.2超声波测桩技术规范建设部《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21:2000）国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）建设部标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）交通部标准《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/TF81-01-2004）1.2.1超声波波形声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。接收换能器接收到的由声源传过来的声波，是该点在声波作用下的振动过程。振动大小和方向随时间而变化的过程曲线称为波形。超声仪屏幕上的图线就是传播到接收换能器所在位置的声波的波形。1.2.2波形参数周期T:相位相同的相邻的波之间所经历的时间；频率f:周期的倒数，Hz；振幅A:波动的幅度，征波的强弱，以屏幕上波高度的毫米数、输出电压值或分贝（dB）表示；波长λ:声波波动一次所传播的距离；声时t:首波对应的时间，us；波速v单位时间波传播的距离，m/s。1.2.2波形参数1.3波的分类纵波(P波)介质质点的振动方向与波的传播方向一致。纵波的传播是依靠介质时疏时密（即时而拉伸，时而压缩）使介质的容积发生变形引起压强的变化而传播的，和介质的容变弹性有关。任何弹性介质（固体、液体、气体）在容积变化时都能产生弹性力，纵波可以在任何固体、液体、气体中传播。1.3波的分类横波(S波)介质质点的振动方向与波的传播方向垂直。横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应力变化而传播，和介质切变弹性有关。由于液体、气体无一定形状，其形状发生变化时不产生切变应力，所以液体、气体不能传播横波,横波只能在固固体中传播。1.3波的分类表面波沿固体表面传播的波，它是由纵波和横波组合而成，又称瑞利波，R波。通常的超声换能器置于混凝土表面发射时，振动状况复杂，既有纵向振动又有横向振动，发射出的超声波既有纵波,也有横波和表面波。地震波属于哪种波？地震发生时,首先是从震源P波（纵波）跟S波（横波）2个地震波发生。P波在地壳的浅层以毎秒約6km的速度,S波以毎秒3.5km的速度传播.因为P波跟S波传播的速度不同、首先会感觉到（P波）的小小的晃动、然后是大的晃动（S波）开始。离震源越远这个間隔就越长。另外震源比较浅的地震、在地表传播的叫表面波.大的摇晃会跟在S波后面出现.1.4声波在介质中的传播速度同一种类型的波，在同一种介质中，边界条件不同，传播速度也不同。1.4声波在介质中的传播速度1.4声波在介质中的传播速度桩基检测时，声波透射法及低应变反射波法测得的波速为什么不同？1.5声波在介质界面的反射和折射声波在传播过程中，由一种介质到达另一种介质，在两种介质的分界面（界面）上，声波会发生方向和能量的变化：一部分声波被反射回到原来介质中，称为反射波；另一部分声波透过界面在另一种介质中继续传播，称为折射波。反射系数与透射系数的大小取决于两种介质的声学特性，具体来说取决于介质的特性阻抗Z。特性阻抗Z表征介质的声学特性，其值为介质的密度和波速的乘积，即Z=ρ×v1.5声波在介质界面的反射和折射①R+T=1，符合能量守恒定律；②Z1=Z2时，R=0，T=1，即当两种介质特性阻抗相等时，声波全部透过界面，无反射；③两种介质特性阻抗相差悬殊时（Z1>>Z2或Z1<1500mm，4根。3.4声测管的安装埋设5)声测管安装1.管口加盖2.管底封闭3.管中灌水4.管子绑牢5.管间平行管口高出桩顶300mm以上；埋设至桩底；牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧。第四章室内分析4.1.1透射法声速计算计算实际声时值时，应扣除两部分时间：1)声波检测系统延迟时间t0；2)声时修正值t’，包括两部分:a)超声波在声测管水中的传播时间tw；b)超声波在声测管管壁中的传播时间tt。t=ti-t0-tw-ttvi=L/t4.1.2单孔折射法声速计算Δt=t2-t1vi=h/ΔtΔt—两个接收换能器间声时差；t1—近道接收换能器声时；t2—远道接收换能器声时；vi—第i测点的声速值；h—两个接收换能器间距离。4.2缺陷分析方法4.2.1异常测点判断——概率法4.2.1异常测点判断——概率法4.2.1异常测点判断——概率法4.2.1异常测点判断——概率法步骤3将vn-k与异常判断值vD比较，当vn-k≤vD时，vn-k及其以后的数据均为异常，去掉vn-k，对数据v1～vn-k-1重复步骤1、步骤2，直到vi序列中余下的全部数据满足vi>vDJGJ/TF81-01-2004舍弃明显的波速异常值后试算4.2.1异常测点判断——概率法4.2.1异常测点判断——概率法4.2.2异常测点判断——PSD法4.2.3波速低限值判据当检测剖面n个测点的波速值普遍偏低且离散性很小，采用波速低限值判据vi合同

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